Стартап Boom Supersonic сообщил, что Федеральное управление гражданской авиации (FAA) выдало разрешение на первый полёт демонстратора XB-1 с превышением скорости звука. Полёт состоится в неопределённом будущем на базе ВВС США «Эдвардс» по двум утверждённым коридорам. Первый полёт с преодолением скорости звука станет авансом разработчикам от FAA или актом доверия, чтобы упрочить положение компании в сфере возрождения гражданской сверхзвуковой авиации.

Демонстратор XB-1. Источник изображений: Boom Supersonic

Ранее компания Boom Supersonic сообщала, что прототип XB-1 совершит 20 дозвуковых полётов, прежде чем перейдёт к этапу испытаний на скоростях свыше 1 Маха. Первый в своей истории полёт XB-1 совершил месяц назад. Он пробыл в воздухе 12 мин и разогнался до 455 км/ч. Скорость звука преодолевается на отметке 1224 км/ч. Иначе говоря, прототип должен утроить скорость своего полёта. Для совершенно нового и ещё не испытанного оборудования это станет рискованным мероприятием, ведь не зря запланировано целых 20 дозвуковых полётов, прежде чем XB-1 преодолеет отметку 1 Мах.

«После успешного первого полёта XB-1 я с нетерпением жду его исторического первого сверхзвукового полёта, — сказал Блейк Шолль [Blake Scholl], основатель и генеральный директор Boom Supersonic. — Мы благодарим Федеральное авиационное управление за поддержку инноваций и предоставление возможности XB-1 продолжать выполнять свою важную роль в обеспечении будущего сверхзвуковых полетов».

Первые три сверхзвуковых полёта самолёт XB-1 последовательно совершит на скоростях 1,1, 1,2 и 1,3 Маха. Можно предполагать, что испытания будут проводиться по ранее утверждённому плану и прототип совершит положенные ему 20 дозвуковых испытательных полётов и лишь после этого поднимется в воздух для преодоления планки в 1 Мах.

Рендер пассажирского сверхзвукового самолёта «Увертюра»

На основе испытаний прототипа XB-1 компания Boom Supersonic и её партнёры надеются к концу десятилетия создать гражданской сверхзвуковой самолёт Overture для перевозки примерно 60 пассажиров на скорости до 1,7 Маха. Это вдвое сократит трансатлантические перелёты. Чтобы это стало возможным компания должна не только создать новый планер и двигатели.

Но главное, что новая платформа должна быть достаточно тихой для полётов над сушей. Сейчас этого нет. Прототип XB-1 такой же шумный, как и военные сверхзвуковые самолёты, поэтому FAA сделало для него исключение для проведения первых сверхзвуковых испытаний над территорией США. В будущем гражданские сверхзвуковые самолёты должны летать так же тихо, как их дозвуковые коллеги. И в этом суть нового проекта.

Группа российских учёных из Санкт-Петербургского государственного университета и Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева-КАИ разработала теоретическую модель для описания условий формирования плазмы СВЧ-разрядов в молекулярных газах, что открывает путь к управляемому аэродинамическому полёту на сверхзвуковых скоростях в атмосфере Земли и других планет.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

При движении в плотных слоях атмосферы сверхзвуковое воздушное судно или космический спускаемый аппарат омывается потоками газа на сверхвысоких скоростях. Очевидно, что управляемое изменение плотности газа по курсу судна приведёт к его отклонению в ту или иную сторону. Сделать этот процесс управляемым означает добиться возможности управлять направлением полёта или, по крайней мере, повысить его устойчивость, а значит, безопасность.

Как известно, вблизи движущихся со сверхзвуковой скоростью летательных аппаратов возникают зоны точечного нагрева и изменения плотности газа. Для контроля движения аппарата необходимо уметь управлять потоками нагретого газа. Это возможно сделать с помощью заряженных газовых областей — плазменных структур, которые с помощью сверхвысокочастотных (СВЧ) разрядов будут формироваться на некотором расстоянии от поверхности летательного аппарата.

При этом СВЧ-разряд может возникнуть в двух режимах — в виде диффузного облака заряжённых частиц, либо в виде нитевидного разряда. Нетрудно догадаться, что нитевидный разряд приводит к наибольшему нагреву газа, как более плотное образование, что, в свою очередь, оказывает наибольшее воздействие на плотность набегающего воздушного потока. Плотность воздуха перед аппаратом снижается и это облегчает его движение в атмосфере.

Учёные создали модель для описания физики явления. «Моделирование показало, что диффузный разряд сначала вытягивается в виде “облака” заряжённых и возбуждённых частиц, а затем переходит в форму нитевидного плазмоида — более плотного “сгустка”. При таком переходе резко возрастает концентрация заряжённых частиц преимущественно вдоль центральной оси плазмоида», — говорится в отчёте по работе, опубликованной в журнале Plasma Sources Science and Technology.

Согласно модели, температура плазмоида увеличивается по мере его роста от 185 °С до 830 °С за 10–15 мкс. Это объясняется тем, что при взаимодействии возбуждённых частиц азота выделяется большое количество энергии, которая используется для нагрева газа, что также снижает его плотность. Азот был выбран для моделирования по той причине, что это один из основных компонентов земной атмосферы. При включении в модель молекул кислорода, кстати, процесс ускорялся ещё на 4 мкс. В дальнейшем учёные более плотно займутся влиянием молекул кислорода на формирование СВЧ-разрядов.

Результат моделирования: распределение электрического поля в СВЧ-антенне. Источник изображения: Saifutdinov and Kustova / Plasma Sources Science and Technology, 2023.

«Предложенная модель интересна как с фундаментальной точки зрения, поскольку позволяет описать, как меняются параметры СВЧ-разрядов, и воспроизвести их различные формы, так и с прикладной, потому что помогает прогнозировать оптимальные условия для снижения плотности газа в сверхзвуковых потоках. Это даст возможность управлять скоростью и направлением движения летательных аппаратов, а значит, снизить вероятность их крушения», — пояснил участник проекта доктор физико-математических наук, доцент кафедры общей физики Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева-КАИ Алмаз Сайфутдинов.

Когда-нибудь на сверхзвуковых самолётах появятся формирующие плазменные разряды накладки, экономящие топливо и повышающие управляемость судами, что сегодня кажется образом будущего. Останется только придумать антигравитацию. Но это уже другая история.

Сегодня в 00:00 по московскому времени NASA и Lockheed Martin впервые показали экспериментальный сверхзвуковой самолёт проекта X-59. Самолёт выступил в белой ливрее с красными полосами на крыльях и эмблемой NASA. Это воздушное средство станет полигоном для отработки тихого полёта на сверхзвуковой скорости, что откроет путь к гражданской сверхзвуковой авиации, не создающей звукового загрязнения над городами.

Источник изображений: NASA

Первый полёт самолёта X-59 состоится позже в этом году. До этого он пройдёт всестороннее тестирование бортовых систем и проверку совместимости с наземным оборудованием. Затем будет рулёжка по взлётной полосе и лишь к концу весны или в начале лета состоится первый полёт. В конце испытаний будет выбрано несколько американских городов, над которыми X-59 совершит пробные полёты. Специалисты NASA расставят датчики шума на земле и после полётов проведут опрос местного населения об испытанных ощущениях во время пролётов X-59.

Собранные данные будут переданы в регулирующие органы. Считается, что сверхзвуковая гражданская авиация не смогла развиваться в том числе и по причине высокого уровня шума, создаваемого двигателями при преодолении звукового барьера и во время полётов на сверхзвуковой скорости. Преодоление звукового барьера самолётом X-59 будет не громче хлопка автомобильной дверцей, сообщают в NASA. Будущие сверхзвуковые гражданские самолёты не должны беспокоить слух людей, даже проносясь над их головами.

Самолёт X-59 спроектирован для проверки дизайна, снижающего уровень шума в полёте. Почти треть 30,4-метрового фюзеляжа самолёта занимает нос. По этой причине кабина пилота находится почти в середине самолёта, что делает невозможным обзор по курсу. В этом направлении кабина даже не имеет остекления. Ориентироваться пилоту помогают внешние камеры высокого разрешения. На максимальной скорости X-59 будет развивать 1,4 Маха (1715 км/ч). Это серьёзно не дотягивает до крейсерских скоростей Ту-144 и «Конкордов», но всё равно более чем в два раза быстрее крейсерских скоростей современных авиалайнеров.

Американский стартап Boom Supersonic приступил к рулёжным испытаниям прототипа сверхзвукового самолёта XB-1. Это приближает первый испытательный полёт двухместного самолёта, способного летать на скорости до 1,7 Маха. Ожидается, что первый пилотируемый полёт XB-1 состоится до конца текущего года. Федеральное агентство гражданской авиации США уже выдало компании соответствующее разрешение.

Источник изображения: Boom Supersonic

Прототип XB-1 в три раза меньше будущего сверхзвукового пассажирского лайнера «Увертюра» (Overture), который компания надеется создать для возрождения коммерческой сверхзвуковой авиации. Летом прошлого года компания American Airlines заключила с Boom Supersonic предварительный контракт на изготовление 20 таких самолётов. Но пройдёт ещё много лет, прежде чем они поднимутся в небо. В свой первый полёт прототип XB-1 обещал отправиться в далёком 2017 году, но произойдёт это только сейчас спустя шесть лет после первоначальных планов.

Рендер сверхзвукового самолёта «Увертюра»

Если XB-1 поднимется в небо в этом году, то такое событие станет своего рода данью юбилею последнего полёта «Конкорда». Европейские сверхзвуковые лайнер Concorde вывели из эксплуатации в 2003 году. Целый спектр недостатков «Конкордов» оказался весомее достоинств скоростных гражданских перелётов. Дизайн и конструктивные особенности XB-1 и будущей «Увертюры» ликвидируют один из них — громкий переход на сверхзвуковой режим полёта. Переход звукового барьера у «Увертюры» должен быть не громче хлопка закрывающейся двери автомобиля.

Прототип XB-1 прошёл все наземные испытания (кроме рулёжных) и это позволило FAA выдать компании экспериментальный сертификат лётной годности и, тем самым, открыл ему дорогу в небо. Пилотировать прототип будет лётчик-испытатель компании Тристан «Гепетто» Бранденбург (Tristan «Gepetto» Brandenburg). Вторым пилотом будет лётчик-испытатель Билл «Док» Шумейкер (Bill «Doc» Shoemaker).

Наземные испытания и первые полёты пройдут в аэрокосмическом порту Мохаве (штат Калифорния), где испытывают свои решения множество компаний из США. Прототип XB-1 оснащён тремя двигателями General Electric J85, работающими на экологически чистом авиационном топливе. Для самолёта «Увертюра» разрабатываются свои двигатели, над которыми компании приходится работать самостоятельно. Ведущие разработчики с мировым именем посчитали этот проект неперспективным и отказались работать с Boom Supersonic.

Возможно, первый полёт аппарата изменит отношение гигантов к проекту. Осталось его дождаться и это событие явно не за горами.

Самолёт X-59 Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США приближается к своему дебютному полёту. Ранее сообщалось, что он получил 4-метровый двигатель, который создаёт тягу в 10 тыс. кг и позволит совершать полёты без громких «звуковых ударов». Теперь же в интернете появились снимки, на которых X-59 запечатлён между ангаром и взлётно-посадочной полосой на предприятии Lockheed Martin в Палмдейле, штат Калифорния.

Источник изображений: Lockheed Martin

По данным источника, самолёт был перемещён из сборочного ангара 19 июня. Это означает, что X-59 проходит серию наземных испытаний, которые позволят убедиться в том, что самолёт безопасен и готов к полёту. Разработка X-59 осуществляется в рамках миссии NASA Quesst, призванной продемонстрировать способность самолёта летать со скоростью выше скорости звука, не создавая при этом громких «звуковых ударов».

«Затем пилот NASA пролетит на X-59 над несколькими населёнными пунктами, чтобы собрать данные о реакции людей на звук, возникающий во время сверхзвукового полёта. NASA передаст эти данные американским и международным регулирующим органам, чтобы, возможно, получить разрешение на проведение коммерческих сверхзвуковых полётов над сушей», — говорится в заявлении аэрокосмического ведомства.

Ожидается, что во время полёта сверхзвукового самолёта X-59 до людей на земле будут доноситься лишь слабые хлопки, сопоставимые по громкости с хлопком при закрытии двери автомобиля. В конечном счёте авторы проекта рассчитывают изменить правила полётов над сушей, открывая новые возможности для использования сверхзвуковых самолётов в коммерческих грузовых и пассажирских перевозках.

Хотя в военной сверхзвуковой авиации «звуковые удары», возникающие в ходе эксплуатации, не являются определяющим показателем при оценке качеств самолётов, для гражданской бесшумность полётов намного важнее, поскольку регламентируется строгими законами многих стран. Экспериментальный самолёт NASA — модель X-59 — наконец получил «тихий» двигатель, позволяющий полностью пересмотреть перспективы гражданской авиации.

Источник изображения: NASA

X-59 разрабатывается в рамках миссии Quesst для сверхзвуковых полётов без громких «звуковых ударов». Как сообщает NASA, модель наконец получила двигатель длиной около 4 метров, способный создавать тягу порядка 10 тыс. кг. В NASA ожидают, что в ходе экспериментального полёта, который состоится примерно в 2025 году, будет доказано, что новая сверхзвуковая технология обеспечит при эксплуатации самолёта лишь звук глухого хлопка, а не «звукового удара», характерного для классических сверхзвуковых самолётов. Это, в частности, позволит регуляторам изменить правила, во многих странах запрещающие подобному гражданскому транспорту летать над сушей со скоростью выше скорости звука.

Поставщиком двигателя является General Electric Aviation, дочернее предприятие General Electric. По данным NASA, обновление аэрокосмическим агентством информации 14 ноября позволяет рассчитывать, что самолёт с новым двигателем будет летать со скоростью 1,4 Маха на высоте более 16 километров.

Впрочем, миссия Quesst находится ещё в первой фазе, установка двигателя состоялась на заводе Lockheed Martin, строящей самолёт, в начале ноября — по данным NASA, на весь процесс ушли месяцы.

По данным NASA, миссия Quesst завершится в 2027 году, когда накопится некоторая статистика о сверхзвуковых полётах нового самолёта и будет предоставлена американским регуляторам. Ожидается, что накопленные данные позволят изменить правила полётов в зависимости от того, насколько шумными являются самолёты, а не того, как быстро они способны летать.

Молодая компания Boom Supersonic из Денвера сообщила, что намерена создать собственный двигатель для будущего гражданского сверхзвукового самолёта Overture («Увертюра»). Двигатель Symphony («Симфония») обеспечит необходимую тягу для полётов на скорости до 1,7 Маха. Расстояние от Лондона до Нью-Йорка можно будет преодолеть за 3,5 часа. Первый испытательный полёт по плану состоится в 2027 году, а сертификация типа — в 2029-м. Эксплуатация начнётся позже.

Источник изображений: Boom Supersonic

В августе появилась новость, что компания American Airlines заключила контракт с Boom на покупку 20 сверхзвуковых самолётов. Интерес к сверхзвуковой гражданской авиации и проекту Boom Supersonic также проявили компании United Airlines и Japan Airlines. Интересно, что существует и противоположное мнение, которое, в основном, высказывают разработчики авиационных систем. Заключается оно в том, что гражданская сверхзвуковая авиация — это нишевый продукт, на котором сложно будет заработать. В любом случае, намеченные в партнёры Boom крупнейшие разработчики авиационных силовых установок — компании Rolls-Royce, CFM International и другие — отказались работать по проекту.

Руководство стартапа поступило просто. Если никто не хочет создавать новые двигатели, их придётся делать самим. В качестве партнёров и консультантов к разработке нового двигателя Boom привлекла компании с несколько другим профилем. Например, главным помощником в разработке «Симфонии» станет компания Florida Turbine Technologies — дочернее предприятие концерна Kratos Defense & Security Solutions из мира ВПК. Это специалисты по двигателям для крылатых ракет и БПЛА, которые многое понимают в высоких скоростях.

«Команда FTT имеет десятилетнюю историю разработки инновационных, высокоэффективных силовых установок, — сказал в пресс-релизе президент компании Стейси Рок (Stacey Rock). — Мы гордимся сотрудничеством с компанией Boom и её партнерами по Symphony и с нетерпением ждём разработки первого индивидуального двигателя для экологичного, экономичного сверхзвукового полёта».

Техническим обслуживанием будущих двигателей будет заниматься компания StandardAero. Консультантом по аддитивному производству деталей двигателя (3D-печати) выбрана компания General Electric GE Additive. Будущий двигатель будет работать на полностью экологическом топливе с нулевым выбросом углекислого газа и с уменьшенным на 10% эксплуатационными расходами по сравнению с актуальными двигателями для сверхзвуковых полётов. Добавим, заявленная мощность двигателя Symphony будет достигать 35 тыс. фунтов (15,8 т).

XB-1 на взлётной полосе

К производству самолёта Overture на 65–80 пассажиров компания Boom намерена приступить в 2024 году. Первый полёт самолёт должен совершить в 2027 году. Эти планы остались неизменными даже после отказа сотрудничать с Boom профессионалов в области создания авиационных двигателей. Эксперты оценивают надежды Boom на создание собственного авиационного двигателя как связанные с «большими проблемами». Но если это получится, компания получит задел на многие и многие годы вперёд.

Параллельно Boom начала полётные испытания прототипа гражданского сверхзвукового самолёта XB-1. Это в три раза уменьшенная копия будущего пассажирского лайнера на 45-55 пассажиров. Но это уже другая история.

Авиакомпания American Airlines заключила соглашение с компанией Boom Supersonic о покупке 20 сверхзвуковых авиалайнеров Overture — ожидается, что они смогут летать приблизительно вдвое быстрее обычных пассажирских лайнеров. До этого на сверхзвуковых скоростях на регулярной основе летали лишь две пассажирских модели — советский ТУ-144 и европейский Concorde.

Источник изображения: Boom Supersonic

Известно, что American Airlines внесла безвозвратный депозит неизвестного размера на счёт аэрокосмической Boom Supersonic. Авиалайнеры Overture разработаны для полётов на скоростях до 1,7 Маха (порядка 1975 км/ч). Ожидается, что дальность полёта составит 7879 км, лайнеры смогут нести на борту 65-80 пассажиров. На полёт из Парижа в Монреаль (5,5 тыс. км) будет уходить всего 3 часа 45 минут. В соответствии с соглашением между компаниями, Boom Supersonic должен доказать, что Overture соответствует всем стандартам безопасности и заявленным лётным характеристикам до того, как начнутся поставки. Помимо уже заказанных 20 самолётов American Airlines может приобрести ещё 40 в будущем.

Boom Supersonic Overture получит заострённый фюзеляж. Такая конструкция позволит снизить коэффициент лобового сопротивления и позволит оптимизировать расход топлива. Четыре двигателя Overture обеспечат скорость до 1,7 Маха над водой (в частности, над океанами). Над землёй полёт будет осуществляться со скоростью чуть ниже скорости звука из-за требований Федерального авиационного управления США — полёты со скоростью более 1 Маха сопровождаются «звуковыми ударами», мешающими населению.

Новое соглашение о покупке 20 самолётов (с возможностью приобретения ещё 40) основано на предыдущем договоре компаний от 2021 года, предусматривавшем покупку сначала 15 лайнеров с возможностью приобрести ещё 35. Известно, что Boom Supersonic дополнительно заключила сделку с Northrop Grumman для поставки вариантов лайнера для военных и иных экстренных миссий.

Несмотря на то, что соглашение уже заключено, Boom Supersonic Overture всё ещё проходит предполётные тесты и к коммерческой эксплуатации пока не готов. Компания надеется начать производство Overture к 2024 году, а первый полёт лайнер должен совершить в 2026 году. Ещё один сверхзвуковой самолёт Boom Supersonic — XB-1, предназначенный для демонстрации возможностей технологии, должен отправиться в полёт уже в конце 2022 года.